高分子科學(xué)是一門比較年輕的科學(xué)。“高分子”這個(gè)概念較普遍地為人們所接受，不過(guò)是五十年前的事情，而建立較完整的科學(xué)體系，也只有二、三十年的歷史。高分子領(lǐng)域的探索研究，多年來(lái)主要集中在橡膠、塑料和纖維三大合成材料方面，但近年來(lái)關(guān)于生物高分子的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的發(fā)展亦極為迅速。
橡膠作為高分子材料之一，有著和其它高分子材料共同的規(guī)律。但橡膠在室溫上下很寬闊的溫度范圍內(nèi)具有高彈性能，所以常稱為高彈體，這是榱膠同于其它高分子材料的地方，而且橡膠一般要進(jìn)行交聯(lián)后才能使用。因此，橡膠在結(jié)構(gòu)、分子運(yùn)動(dòng)、力學(xué)性能和化學(xué)轉(zhuǎn)化以及加工和使用條件等各方面，又都有著獨(dú)特的地方。本書在介紹高分子材料科學(xué)共同規(guī)律性的基礎(chǔ)上，突出橡膠的特性進(jìn)行聞述。
橡膠科學(xué)的發(fā)展又與橡膠工業(yè)的發(fā)展相互聯(lián)系，相互促進(jìn)，現(xiàn)簡(jiǎn)要概述如下。
天然橡膠和合成橡膠
從1820年漢考克（ Hancock）發(fā)明煉膠機(jī)和1839年固特異（ Goodyear）發(fā)明硫化方法并始，橡酸工業(yè)室今已有一百多年的歷史。橡膠制品是交通運(yùn)輸、國(guó)防、農(nóng)田水利、人民生活中的必需品，被認(rèn)為是重要的戰(zhàn)略物資。從化學(xué)觀點(diǎn)上看，必須搞清楚橡膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)，然后才能聯(lián)系橡膠的性質(zhì)和用途。法拉第（ Faraday）于1826年詳細(xì)分析了天然橡膠的化學(xué)組成，確定它的實(shí)驗(yàn)式為（C3H）n，也即是不飽和烴化合物，但橡膠的分子量很大，有膠體性質(zhì)。經(jīng)過(guò)十九世紀(jì)末的許多研究，直至1930年オ由施陶丁格（ Staudinger）等明確了橡膠是線型的高分子化合物，與纖維和塑料相似，都是分子量很大的線型高分子化合物、因?yàn)榉肿恿亢艽螅运男再|(zhì)很特殊。
在天然橡膠的結(jié)構(gòu)未搞清楚以前，威廉士（ Willians）于1860年通過(guò)蒸餾天然橡膠得到異成二烯，此物置空氣中變成海綿狀的彈性體，這可以認(rèn)為是最早的人造橡膠。1879年布査德特（ Bouchardat）也做過(guò)相似的實(shí)驗(yàn)，1884年蒂爾登（ Tilden）從松節(jié)油中提取異戊二烯，得到與布切代特同樣的橡膠，不過(guò)都與天然橡膠的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不一樣。1881年范?霍夫曼（ Van Hofmann）發(fā)現(xiàn)共軛雙烯也可以聚合成彈性體，如2，3-二甲基-1，3-丁二烯。
第一次世界大戰(zhàn)期間，德國(guó)因天然橡膠來(lái)源被切斷，而異戊二烯和丁二烯也不易得到，遂于1917年采用二甲基丁二烯作單體生產(chǎn)合成橡膠，總共生產(chǎn)了2350噸，因質(zhì)量遠(yuǎn)不如天然橡膠，戰(zhàn)后即停止生產(chǎn)。
約在二十世紀(jì)三十年代期間，德國(guó)發(fā)明乳液聚合方法，用1％過(guò)氧化苯甲酰作引發(fā)劑，使丁二烯與裝乙烯共聚合成丁苯橡膠，又可使丁二烯與丙烯臘共聚合成丁腈橡膠。在這設(shè)時(shí)間里、許多國(guó)家都在研制合成橡膠。如美國(guó)合成了聚硫橡膠、氯丁橡膠和丁基橡膠。
第二次世界大戰(zhàn)期間，日本于1942年占領(lǐng)了馬來(lái)西亞，壟斷了天然膠的來(lái)源，于是英、美和加拿大等國(guó)大力發(fā)展丁苯橡膠，從1942年至1944年期間，建立了87家工廠，生產(chǎn)了一百萬(wàn)噸的合成橡膠，但質(zhì)量不如天然橡膠。
第二次大戰(zhàn)后，冷聚丁苯橡膠的質(zhì)量大有改進(jìn)，至五十年代中期，丁苯橡膠在產(chǎn)量上超過(guò)了天然橡膠，成為世界上最重要的合成橡膠。
從三十年代至五十年代中期，除氟橡膠和丙烯酸酯等特種橡膠之外，沒有新的合成橡膠出現(xiàn)。五十年代中期，齊格（ Ziegler）和納塔（Natt）等創(chuàng)建了定向聚合法，生產(chǎn)了代嶄新的合成橡膠。如結(jié)構(gòu)極規(guī)整的順丁橡膠、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與天然橡膠一致的異戊橡膠等。
聚異成二烯的鏈節(jié)有四種異構(gòu)體，即順式1，4-反式1，4-，1，2-和3，4-連接的鏈節(jié)。順式互式的區(qū)別在于雙鍵的位置、雙鍵在理論上是不能轉(zhuǎn)動(dòng)的，如果雙鍵都位于長(zhǎng)鏈的同一則為順式結(jié)構(gòu)，如果雙鍵位于長(zhǎng)鏈相反的兩側(cè)，則為反式結(jié)構(gòu)。理論上，四種結(jié)構(gòu)都可以存在，但天然橡膠差不多完全是式し，即在一條長(zhǎng)分子鏈上各個(gè)鏈節(jié)都是以第1原子與相鄰鏈節(jié)的第4碳原子依次相連接的。天然橡膠分子鏈結(jié)構(gòu)的這種規(guī)整性說(shuō)明了，一百年來(lái)人們之所以不能真正地合成天然橡膠的原因，直至定向聚合方法發(fā)展之后這個(gè)間題才得到解決。天然橡膠結(jié)構(gòu)的規(guī)整性使其在拉伸時(shí)易于結(jié)品，使純膠有高的強(qiáng)力，幾拉伸不能結(jié)晶的橡膠，膠的強(qiáng)度都很低，這時(shí)就要用菁炭黑來(lái)補(bǔ)強(qiáng)使橡膠的強(qiáng)度達(dá)到所需要的水平，因?yàn)樘亢诹Ｗ涌梢院投鄺l橡膠分子鏈有結(jié)合點(diǎn)，拉伸的時(shí)候，這些結(jié)合點(diǎn)的作用就與晶體相似，起著增加橡膠強(qiáng)度的效果。
